CN104854450A - 用于检测焊接部的主体的缺陷的超声波方法和装置 - Google Patents

用于检测焊接部的主体的缺陷的超声波方法和装置 Download PDF

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Abstract

方法包括：对焊接部(10)进行冶金学研究的步骤；将所述焊接部(10)划分为多个理论块的步骤；以及联合确定针对每个理论块的弹性虎克张量的步骤；通过计算模拟至少一个入射超声波(73)穿过所述焊接部(10)的传播的步骤；模拟至少一个参照衍射超声波的步骤；向所述焊接部(10)中发射至少一个入射超声波(73)的步骤；测量每个衍射超声波(75)的步骤；以及将每个参照衍射超声波与每个测得的衍射超声波(75)进行比较的步骤。

Description

用于检测焊接部的主体的缺陷的超声波方法和装置
技术领域
本发明涉及应用于工业设施(例如核反应堆)的特定区域的非破坏性超声波缺陷检测的领域。
本发明尤其涉及一种确定焊接部中的缺陷的超声波主体检测方法。
本发明还涉及一种用于确定焊接部中的缺陷的超声波主体检测装置。
背景技术
根据目前技术发展水平已知，上述类型的主体检测方法能探测焊接部中的缺陷，并能例如使用“衍射时差(TOFD，Time Of Flight Diffraction)”类型的技术在特定条件下确定所述缺陷的尺寸。这些方法基于垂直于焊接部的表面且处于波的轨迹上的缺陷引起的超声波波束衍射的原理。
该类型的方法中，将超声波发射器以及超声波接收器靠近焊接部放置在所述表面上，使得其各波束充分散开以覆盖所述焊接部的主要(significant)部分。所述接收器则测量由所述发射器发射的超声波在所述焊接部内传播的最短行进时间。所述行进时间即从所述波被所述发射器发射到所述波被所述接收器接收之间的时间。
当所述焊接部内存在二维(planar)缺陷时，部分所发射的波被所述缺陷衍射。所述接收器接收被所述缺陷衍射的波并测量相应于这些波的最短路径的行进时间。通过比较被衍射的波以及未被衍射的波各自的行进时间，能探测到缺陷。接下来应用三角公式，能定位所述焊接部中的缺陷，或表征所述缺陷的部分尺寸，例如所述缺陷的长度或深度。
然而，将这种方法用于由粒度(grain size)与所用波长相当的金属材料制成的焊接部，所得出的结果难于解释这种会打断超声波波束的传播的焊接部的结构。例如对于填充金属为奥氏体不锈钢(austenitic stainless steel)或镍基合金(nickel-based alloy)的焊接部而言，情况就是如此。现有TOFD型方法则不允许对所述焊接部的缺陷进行精细表征(minute characterization)。对于这种焊接部，使用其它检测方法，例如造影(radiography)法，这种方法就确定所述缺陷的尺寸而言更不精确，并且由于使用了电离辐射，需要小心使用。
发明内容
因此，本发明的目的之一是提出一种超声波主体检测方法，能独立于焊接部的金属材料的粒度以足够的精度对所述焊接部的缺陷进行精细探测和表征。
为此，本发明涉及用于一种用于检测焊接部的主体的缺陷的超声波方法，包括：
用于对所述焊接部进行冶金学研究的步骤；
实验步骤，用于基于所述冶金学研究将所述焊接部划分为多个理论块，以及联合确定针对每个理论块的均一弹性虎克张量，所述理论块选择为使得每个块的弹性虎克张量在该块中大致同质且各向异性；
用于通过计算，使用所述理论块以及通过实验确定的所述弹性虎克张量模拟至少一个入射超声波在所述焊接部中的传播的步骤，每个入射超声波穿越所述焊接部后形成衍射超声波；
用于根据在模拟步骤中模拟的传播来确定至少一个参照衍射超声波的步骤；
用于在所述焊接部中发射至少一个入射超声波的步骤；
用于在至少一个预定的点测量每个衍射超声波的步骤；以及
用于将每个参照衍射超声波与每个测得的衍射超声波进行比较，以由此推知所述焊接部是否具有缺陷的步骤。
有利地，根据本发明的主体检测方法能完全确定焊接部中存在的缺陷的尺寸且不需要操作者使用任何具体防范措施。
根据本发明的其它有益方面，所述主体检测方法包括以下单独的或技术上可能的所有组合形式的一个或多个特点：
在用于通过计算模拟所述入射超声波的传播的步骤中，使用缺陷模型为焊接部缺陷类型建模，每个缺陷模型包括与各自的缺陷类型相关联的特征；
每个缺陷模型被封装在软件容器中，所述软件容器进一步包括与所述缺陷类型相关联的模拟测量印记(simulated measurement imprint)，每个软件容器能够被存储在数据库中；
每个参照衍射超声波与一个软件容器相关联，所述方法进一步包括：用于表征缺陷的步骤，其中对在比较步骤中探测到的缺陷进行表征；以及用于显示结果的步骤，其中，取回的经表征的缺陷的形式为对缺陷类型加以表示的显示数据、以及对有关的存在相关度加以表示的显示数据；
所述实验步骤包括针对每一族理论块发射至少一个声识别波；
每个识别波的频率在发射过程中是变化的；
多个识别声波被发射，所发射的识别波的频率两两不同；
每个理论块的体积大于0.1mm3。
本发明还涉及一种用于检测焊接部的主体的缺陷的超声波装置，所述焊接部包括多个理论块，所述装置包括：
用于在所述焊接部中发射至少一个入射超声波的装置，每个入射超声波穿越所述焊接部后形成衍射超声波；
用于在至少一个预定的点测量所述衍射超声波的装置；
信息处理单元，与上述发射装置相连接，所述处理单元能确定至少一个参照衍射超声波，将每个参照衍射超声波与每个测得的衍射超声波进行比较，并由此推知所述焊接部是否具有缺陷，所述处理单元包括：处理装置，能通过实验确定所述焊接部的所述理论块以及与所述理论块相关联的弹性虎克张量，以使用通过实验确定的所述弹性虎克张量通过计算来模拟所述入射超声波的传播，并由此推知(deduce)每个参照衍射超声波。
根据本发明其他有益方面，所述主体检测装置包括以下单独的或技术上可能的所有组合形式的一个或多个特点：
所述处理单元包括：存储装置，能存储包括多个软件容器的数据库；
每个软件容器包括：缺陷模型，所述缺陷模型包括与缺陷类型相关联的特征，以及与所述缺陷类型相关联的模拟测量印记；以及
所述超声波装置包括：用于表征所探测到的缺陷的装置；以及用于显示检测的结果的装置。
附图说明
通过阅读以下具体实施方式可以明了本发明的特点和优点。所述具体实施方式参照附图进行，且仅作为非限制性的示例。其中：
图1是根据本发明的主体检测装置的示意图；所述主体检测装置能探测焊接部中的缺陷；
图2是根据本发明的主体检测方法的流程图；所述主体检测方法由图1的主体检测装置实施；以及
图3是图1的焊接部的示意图；所述焊接部在所述主体检测方法期间被划分为多个各向异性且大致同质(homogenous)的理论块。
具体实施方式
以下具体实施方式中，术语“右”、“左”、“顶”、“底”、“纵”、“横”应参照附图所示正交轴系统进行理解；所述系统具有：
纵轴X，取向为自底部指向顶部；以及
横轴Y，取向为自左向右。
图1中示意性示出装置1，所述装置1用于检测焊接部(weld)10的主体(bulk)的缺陷。
这种焊接部10例如存在于核反应堆区域，尤其位于与所述反应堆的堆芯的主冷却液相接触的加压设备中。所述焊接部10由彼此连接的金属材料晶粒(grain)的三维聚合体(aggregate)形成。所示示例实施例中，所述金属材料是奥氏体不锈钢，其晶粒为针粒(needle)；各针粒的直径约为100μm，各针粒的长度约为1mm。所述焊接部10大致具有平行六面体(parallelepiped)的形状。所述焊接部10的高度限定为所述焊接部在平行于所述轴X的方向上的尺寸，所述焊接部10的宽度限定为所述焊接部在平行于所述轴Y的方向上的尺寸。所述焊接部10的高度例如约为10cm，所述焊接部10的宽度例如约为1cm。
图1中，所述焊接部10呈现在平面X-Y内的剖视图中；所述焊接部10包括缺陷14(例如裂痕)。自外侧仅可见所述焊接部10的外表面12；所述表面12垂直于所述轴X在横向平面中延伸。所述裂痕14例如垂直于所述表面12在所述平面X-Y中延伸。
根据本发明的主体检测装置1包括：超声波发射器16；超声波接收器18；以及信息处理装置20，所述信息处理装置20与所述发射器16以及所述接收器18相连接。
所述发射器16例如是以发射模式操作的纵波变送器(transducer)。所述发射器16能朝所述焊接部10发射纵向超声波。所述发射器16具体能发射波长约等于金属材料晶粒长度的波；换言之，在所述示例实施例中，所述发射器16发射的波的频率例如约为3MHz。
所述接收器18例如是以接收模式操作的纵波变送器。所述接收器18能在预定的点接收所述焊接部10发射的超声波，并将那些波变换为数字响应信号Sr(t)。所述接收器18具体能在预定的点接收被所述焊接部10的缺陷14衍射的超声波。所述接收器18还能测量由所述发射器16发射且在所述焊接部10内向所述接收器18传播的超声波的最短路径的行进时间。
所述信息处理装置20包括：数据输入外围设备21；取回(retrieval)接口22；以及信息处理单元24，所述信息处理单元24与所述外围设备21以及所述接口22相连接。所述处理装置20例如为能被所述焊接部10附近的操作者所使用的便携式计算机。所述处理装置20能通过向发射器16发送指令信号来指令所述发射器16；所述指令信号相应于一个或多个要发射的声波。
所述数据输入外围设备21例如是数据输入终端。所述输入外围设备21具体允许操作者输入与焊接部相关的特征，例如焊接部类型、焊接部形状、或尺寸。所述输入外围设备21还允许操作者输入与给定缺陷类型相关的特征，例如缺陷的大小或缺陷的取向。
所述取回接口22由任意类型信息显示装置(例如显示屏)形成。
常规地，所述处理单元24由与数据处理器28相关联的存储器26形成。所述存储器26例如能存储包括有多个软件容器32的数据库30。所述存储器26还能存储第一软件程序34，所述第一软件程序34能执行用于检测所述焊接部10的步骤；所述存储器26还能存储第二软件程序36，所述第二软件程序36用于界定非均匀介质(heterogeneous medium)中的弹性动力学(elastodynamic)半径。
每个软件容器32包括缺陷模型38以及相关联的模拟测量印记(imprint ofsimulated measurements)。每个缺陷模型38包括与给定类型缺陷相关联的数据集，例如所述缺陷的尺寸或所述缺陷的取向。来自缺陷模型38的数据集能完全表征所相关联的缺陷类型。测量印记(measurement imprint)指与同一类型的缺陷相关的一组数据列表40；每个列表40与一模拟测量相关联，且包括与该测量相关的多个特征参数。
所述第一软件程序34能够基于多个波测量来执行以下步骤，将所述焊接部10划分为理论块，确定每个理论块中均一弹性虎克张量(uniform elastic Hooketensor)，确定参照超声波，将测得的超声波与所述参照超声波进行比较，表征缺陷，并显示结果。以下参照图2来说明这些步骤。
所述第二软件程序36能执行以下步骤，该步骤用于模拟超声波在所述焊接部10中的传播，下面也根据图2来进行说明。
所述数据处理器28与所述发射器16、所述接收器18、所述输入外围设备21以及所述取回接口22相连接，并能实现所述软件程序34、36。
在替换实施例中，所述主体检测装置1包括多个发射器16以及多个接收器18，每个发射器16与一个相应的接收器18相关联，反之亦然。每个发射器16以及每个接收器18均与所述信息处理装置20相连接。
替换地，所述信息处理装置20不与所述接收器18相连接。根据该替换实施例，所述输入外围设备21还允许操作者输入与被所述发射器16发射、穿过所述焊接部10并被所述接收器18接收的超声波的测量相关的数据。所述输入外围设备21例如允许操作者输入相应于所述波的最短路径的行进时间。
以下将参照图2对根据本发明的所述焊接部10的主体检测方法进行说明。
在在先的研究步骤60中，操作者对多个标准焊接部进行冶金学(metallurgical)研究，例如对每个焊接部进行取样，然后使用冶金学分析方法分析各样本，并对所述晶粒结构进行可视化，这本身是已知的，例如是电子背散射衍射(Electron Back Scattering Diffraction，EBSD)式方法。这里的标准焊接部指具有给定焊接部类型的焊接部，每个焊接部类型通过所使用的材料的性质和/或所使用的焊接方法和/或所述焊接部的形状加以区分。该步骤例如是在用于进行这种分析的实验室中执行的。在该研究操作60中，操作者具体对相应于所述焊接部10的焊接部类型进行冶金学研究。
操作者接下来使用冶金学分析的结果识别与所述焊接部10相关的特征尺寸L。所述特征尺寸L允许将所述焊接部10划分为如以下所界定的对于波传播大致同质的理论块65。在该同一研究步骤60中，所述操作者使用焊接部检测装置1，并且针对每个所研究的标准焊接部，向所述焊接部检测装置1的输入外围设备21中输入该所研究的标准焊接部的理论块的特征尺寸L。然后将每个所研究的标准焊接部的块的特征尺寸L发送到所述处理单元24的存储器26进行存储。
块体的特征尺寸L通常依赖于所述焊接部的在对所述特征尺寸L进行测量的方向(具体即平行于所述轴X的方向)上的尺寸。例如，尺寸L介于同一方向上的所述焊接部的尺寸的1％到10％之间。例如，对于70mm高的焊接部，所述特征尺寸L例如约为3mm。
优选所述特征尺寸L大于0.5mm。因此，优选各理论块的体积大于0.1mm3。
以下将对由所述装置1实施的方法的步骤进行说明。
在随后的实验步骤64中，所述操作者将所述主体检测装置1放置在靠近所述焊接部10的顶部、面对所述外表面12处。所述发射器16以及所述接收器18被放置在所述焊接部10两侧与所述焊接部10距离相等处，如图1中所示。所述操作者接下来在所述主体检测装置1的输入外围设备21中输入所述焊接部10的类型以及形状。
根据输入到所述输入外围设备21中的所述焊接部的类型以及形状，所述数据处理器28通过与存储在所述存储器26中的特征尺寸值进行匹配来识别所述焊接部10的理论块的特征尺寸L。所述数据处理器28接下来将所述焊接部10划分为理论块65，如图3中所示，然后实现所述第一软件程序34。
所述信息处理装置20然后向所述发射器16发送指令信号，指令发射多个声识别波。所述发射器16接下来用所述声识别波来对整个焊接部10进行声穿透(insonify)。优选地，使发射的每个识别波的频率在发射所述波的过程中变化，例如自开始发射时的约1MHz变化为发射结束时的约10MHz。
替换方案中，所述主体检测装置1包括多个发射器16以及多个接收器18，还可以通过发射多个声识别波来进行该波发射步骤，所发射的识别波的频率两两不同(different in pairs)。各发射器-接收器对先发射然后再接收各声波。根据该替换方案，发射器-接收器对的数目与必要的声轨数目相适应。
接下来所述发射器16所发射的波在所述焊接部10中传播后由所述接收器18接收，且所述接收器18确定数字响应信号Sr1(t)。所述接收器18将所述数字响应信号Sr1(t)发送至所述信息处理单元24。
在替换方案中，所述信息处理装置20不与所述接收器18相连接，所述操作者将由所述接收器18测得的数据输入到所述输入外围设备21中，所述数据与由所述发射器16发射并在所述焊接部10中传播的波相关。所述操作者例如在所述输入外围设备21中输入所发射的波的最短路径的行进时间。
所述处理器28然后实现所述第一软件程序34。在所述第一软件程序34的算法指示下，所述处理器28对所述焊接部10进行最优划分，将其划分成具有预先识别出的特征大小L的理论块65，并联合(jointly)确定每个块的均一虎克张量。
所述理论块65具有大致相同的特征尺寸L。
替换地，依赖于所考虑的所述焊接部10的区域，所述理论块65可具有可变特征尺寸。此时，所述焊接部10的每个区域的特征尺寸L已知且是预先确定的。
优选地，所述理论块各具有大致为六面体的形状，且所述特征尺寸L是所述块的高度，即其在平行于所述轴X方向上的尺寸。所述理论块的大小如此确定以使得每个块的弹性虎克张量大致同质且各向异性。换言之，所述超声波在每个块中传播速度的构造大致同质。
所述第一软件程序34的算法例如是常规声层析成像(acoustic tomography)方法中使用的算法。所述处理器28将所述理论块65的均一虎克张量的值发送给所述存储器26进行存储。发送识别波、接收所得波、然后处理所发射信号的步骤例如为已知的声层析成像方法中的常规步骤。
在所述研究步骤60中预先确定所述焊接部10的特征尺寸L，提供了先验信息(priori information)，以便能帮助识别所述焊接部的理论块65以及所述均一虎克张量。
此外，在随后的模拟步骤66中，操作者在所述主体检测装置1的输入外围设备21中输入与多种不同缺陷相关的特征。所述信息处理单元24接下来通过缺陷模型38为各种缺陷建模，每个缺陷模型38包括与具体类型缺陷相关联的特征，尤其是所述缺陷的尺寸以及取向。所述处理单元24则将各缺陷模型38封装在各容器32中。
所述数据处理器28接下来实现所述第二软件程序36。针对所存储的每个缺陷模型38，所述处理器28模拟至少一个超声波在所述焊接部10内的传播，以及所述缺陷对每个波的传播的影响。为此，所述处理器28使用在前一步骤中通过实验确定并存储在所述存储器26中的弹性虎克张量的值以及所述理论块65。
在随后的确定参照波的步骤70中，所述处理器28实现所述第一软件程序34。在所述第一软件程序34的指示下，所述处理器28从步骤66中所做的模拟推知代表参照超声波的数据40。针对每个给定缺陷类型，获得一个参照超声波。每个参照超声波具有的特征与如下波相同：如果焊接部包括一给定类型的缺陷，则该波在该焊接部10中传播后会被该缺陷衍射。对于存储在软件容器32中的各缺陷模型38以及所进行的各模拟，所述存储器26存储与相应软件容器中的模拟相关联的数据列表40。因此，在确定步骤70结束时，各软件容器32包括与给定缺陷类型相关的一组数据列表40(也称为与该缺陷相关联的模拟测量印记)。因此，在所述存储器26中，每个参照超声波与一个软件容器32相关联。
在随后的发射步骤72中，所述信息处理装置20向所述发射器16发送指令信号，指令朝所述焊接部10发射入射超声波73。每个所发射的入射波73的频率例如约为3MHz。所发射的入射超声波73的波束然后在所述焊接部10内传播，如图1所示。每个入射超声波73穿越所述焊接部10后形成衍射超声波75。在所述示例实施例中，部分所述衍射超声波75是被所述缺陷14衍射的。
在随后的测量步骤74中，所述接收器18接收所述衍射超声波75。在所述示例实施例中，所述接收器18具体接收被所述焊接部10的缺陷14衍射的超声波。所述接收器18然后确定数字响应信号Sr2(t)并将所述数字响应信号Sr2(t)发送至所述信息处理单元24。
在替换方案中，所述信息处理装置20不与所述接收器18相连接，操作者在所述输入外围设备21中输入由所述接收器18测得的数据，该数据与所述衍射超声波75相关。
这些发射72和测量74步骤例如为已知的现有技术中的TOFD型方法中的常规步骤。
在随后的比较步骤76中，操作者向所述输入外围设备21中输入所述焊接部10的类型以及形状。所述处理器28接下来实现所述第一软件程序34。在所述第一软件程序34指示下，所述处理器28然后将由所述操作者输入的或包含在所述数字响应信号Sr2(t)中的数据与存储在软件容器32中的每个模拟测量印记进行比较。
如果所述数据与一模拟测量印记部分或完全匹配，则随后进行表征所述缺陷的步骤78。
如果所述数据与所述模拟测量印记不匹配，所述处理器28指令所述取回接口22在随后的显示步骤80中显示数据资料(datum)，该数据资料表示所检测的焊接部不包括缺陷。然后在最后的步骤82中结束所述主体检测方法。
在表征步骤78中，在所述第一软件程序34指示下，所述处理器28查询包含有在比较步骤76中识别出的测量印记的软件容器32。相应的软件容器32将所包含的缺陷模型38返回给所述处理器28。
在随后的显示结果的步骤84中，在所述第一软件程序34的指示下，所述处理器28指令所述取回接口22显示表示焊接部中存在缺陷的数据、以及表示该缺陷的存在相关度的数据。所显示的相关度依赖于之前在比较步骤76中确定的匹配度。在示例实施例中，所述处理器28指令所述取回接口22显示表示焊接部10中存在缺陷14的数据。
基于在之前的表征步骤78中确定的缺陷模型38，所述处理器28进一步指令所述取回接口22显示表示探测到的缺陷类型的数据。在示例实施例中，所述处理器28指令所述取回接口22显示表示缺陷14的类型(当前情况下为裂痕类型的缺陷)的数据。
接下来执行最后的步骤82。
因此可见，根据本发明的主体检测方法允许独立于焊接部的金属材料的粒度以足够的精度对所述焊接部的缺陷进行精细探测和表征。
替换地，在比较步骤76之前，用于参照波的模拟步骤66和确定步骤70与发射步骤72和测量步骤74并行执行。

Claims (12)

1.一种用于检测焊接部(10)的主体的缺陷(14)的超声波方法，包括：
用于对所述焊接部(10)进行冶金学研究的步骤(60)；
实验步骤(64)，用于基于所述冶金学研究将所述焊接部(10)划分为多个理论块(65)，以及联合确定针对每个理论块(65)的均一弹性虎克张量，所述理论块(65)选择为使得每个块(65)的弹性虎克张量在该块(65)中大致同质且各向异性；
用于通过计算，使用所述理论块(65)以及通过实验确定的所述弹性虎克张量模拟至少一个入射超声波(73)在所述焊接部(10)中的传播的步骤(66)，每个入射超声波(73)穿越所述焊接部(10)后形成衍射超声波(75)；
用于根据在模拟步骤(66)中模拟的传播来确定至少一个参照衍射超声波的步骤(70)；
用于在所述焊接部(10)中发射至少一个入射超声波(73)的步骤(72)；
用于在至少一个预定的点测量每个衍射超声波(75)的步骤(74)；以及
用于将每个参照衍射超声波与每个测得的衍射超声波(75)进行比较，以由此推知所述焊接部(10)是否具有缺陷的步骤(76)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在用于通过计算模拟所述入射超声波(73)的传播的步骤(66)中，使用缺陷模型(38)为焊接部缺陷类型建模，每个缺陷模型(38)包括与各自的缺陷类型相关联的特征。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，每个缺陷模型(38)被封装在软件容器(32)中，所述软件容器(32)进一步包括与所述缺陷类型相关联的模拟测量印记，每个软件容器(32)能够被存储在数据库(30)中。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，每个参照衍射超声波与一个软件容器(32)相关联，所述方法进一步包括：用于表征缺陷(14)的步骤(78)，其中对在比较步骤(76)中探测到的缺陷(14)进行表征；以及用于显示结果的步骤(84)，其中，取回的经表征的缺陷(14)的形式为对缺陷类型加以表示的显示数据、以及对有关的存在相关度加以表示的显示数据。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述实验步骤(64)包括针对每一族理论块(65)发射至少一个声识别波。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，每个识别波的频率在发射过程中是变化的。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，被发射的识别声波有多个，所发射的识别波的频率两两不同。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，每个理论块(65)的体积大于0.1mm3。
9.一种用于检测焊接部(10)的主体的缺陷(14)的超声波装置(1)，所述焊接部(10)包括多个理论块(65)，所述装置(1)包括：
用于在所述焊接部(10)中发射至少一个入射超声波(73)的装置(16)，每个入射超声波(73)穿越所述焊接部(10)后形成衍射超声波(75)；
用于在至少一个预定的点测量所述衍射超声波(75)的装置(18)；
信息处理单元(24)，与上述发射装置(16)相连接，所述处理单元(24)能确定至少一个参照衍射超声波，将每个参照衍射超声波与每个测得的衍射超声波(75)进行比较，并由此推知所述焊接部(10)是否具有缺陷，所述处理单元(24)包括：处理装置(28、34、36)，能通过实验确定所述焊接部(10)的所述理论块(65)以及与所述理论块(65)相关联的弹性虎克张量，以使用通过实验确定的所述弹性虎克张量通过计算来模拟所述入射超声波(73)的传播，并由此推知每个参照衍射超声波。
10.根据权利要求9所述的装置(1)，其中，所述处理单元(24)包括：存储装置(26)，能存储包括多个软件容器(32)的数据库(30)。
11.根据权利要求10所述的装置(1)，其中，每个软件容器(32)包括：缺陷模型(38)，所述缺陷模型包括与缺陷类型相关联的特征，以及与所述缺陷类型相关联的模拟测量印记。
12.根据权利要求9-11中的一项所述的装置(1)，包括：用于表征所探测到的缺陷(14)的装置(28，34)；以及用于显示检测的结果的装置(22)。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10557832B2 (en) * 2017-04-28 2020-02-11 GM Global Technology Operations LLC Portable acoustic apparatus for in-situ monitoring of a weld in a workpiece
JP7190154B2 (ja) 2018-08-10 2022-12-15 ヤマハファインテック株式会社 超音波検査装置
SG10202001721UA (en) * 2019-03-14 2020-10-29 Gen Electric Acoustic inspection device and method of operation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030101007A1 (en) * 2001-11-26 2003-05-29 Lockheed Martin Corporation Method to characterize material using mathematical propagation models and ultrasonic signal
CN102608210A (zh) * 2012-03-16 2012-07-25 江苏省特种设备安全监督检验研究院镇江分院 利用超声导波检测角钢件缺陷的方法
CN102662000A (zh) * 2012-05-23 2012-09-12 无锡化工装备有限公司（原无锡化工装备总厂) 计算机辅助校核的超声波探伤方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3507033A (en) * 1965-01-06 1970-04-21 Western Electric Co Ultrasonic bonding method
US3489309A (en) * 1966-12-13 1970-01-13 Foster Wheeler Corp Pressure vessels
US6557421B2 (en) * 2000-07-21 2003-05-06 Westinghouse Electric Company Llc Mandrel supported tensile test to evaluate weld bonding
US20040034304A1 (en) * 2001-12-21 2004-02-19 Chikayoshi Sumi Displacement measurement method and apparatus, strain measurement method and apparatus elasticity and visco-elasticity constants measurement apparatus, and the elasticity and visco-elasticity constants measurement apparatus-based treatment apparatus
US7132617B2 (en) * 2002-02-20 2006-11-07 Daimlerchrysler Corporation Method and system for assessing quality of spot welds
CH695515A5 (de) * 2002-03-08 2006-06-15 Alstom Technology Ltd Verfahren zur Bestimmung des elasto-plastischen Verhaltens von aus anisotropem Material bestehenden Bauteilen sowie Anwendung des Verfahrens.
CN1997999B (zh) * 2004-03-29 2010-09-08 彼德·T·杰尔曼 用于确定材料弹性的系统和方法
DE102005058142A1 (de) * 2005-12-06 2007-06-21 Voith Patent Gmbh Verfahren zur Bestimmung einer Dehnungseigenschaft einer Papierbahn
US7751980B2 (en) * 2006-12-22 2010-07-06 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for evaluating elastic mechanical properties of a transversely isotropic formation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030101007A1 (en) * 2001-11-26 2003-05-29 Lockheed Martin Corporation Method to characterize material using mathematical propagation models and ultrasonic signal
CN102608210A (zh) * 2012-03-16 2012-07-25 江苏省特种设备安全监督检验研究院镇江分院 利用超声导波检测角钢件缺陷的方法
CN102662000A (zh) * 2012-05-23 2012-09-12 无锡化工装备有限公司（原无锡化工装备总厂) 计算机辅助校核的超声波探伤方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. APFEL ET AL.: "Coupling an ultrasonic propagation code with a model of the heterogeneity of multipass welds to simulate ultrasonic testing", 《ULTRASONICS》 *
A. LHEMERY ET AL.: "Modeling tools for ultrasonic inspection of welds", 《NDT&E INTERNATIONAL》 *
B. CHASSIGNOLE ET AL.: "Ultrasonic and structural characterization of anisotropic austenitic stainless steel welds: Towards a higher reliability in ultrasonic non-destructive testing", 《NDT&E INTERNATIONAL》 *
CE´CILE GUEUDRE ET AL.: "Direct model optimisation for data inversion. Application to ultrasonic characterisation of heterogeneous welds", 《NDT&E INTERNATIONAL》 *
S. HALKJñR ET AL: "The propagation of ultrasound in an austenitic weld", 《ULTRASONICS》 *
赵岁花: "CCASS焊缝建模及超声检测数值模拟研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

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